International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제5권1호
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pp.46-56
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2004
The verification and improvement of the measurement uncertainty have beenperformed in the altitude test facility for small gas turbine engines, which was built atthe Korea Aerospace Research Institute (KARI) in October 1999. This test is performedwith a single spool turbojet engine at several flight conditions. This paper discussesthe evaluation and validation process for the measurement uncertainty improvements usedin the altitude test facility. The evaluation process, defined as tests before the facilitymodification, shows that the major contnbutors to the measurement uncertainty are theflow meter discharge coefficient, the inlet static and total pressures, the cell pressureand the fuel flow rate. The measurement uncertainty is focused on the primary parametersof the engine performance such as airflow rate, thrust and specific fuel consumption (SFC).The validation process, defined as tests after the facility modification, shows that themeasurement uncertainty, in seal level condition, is tmproved to the acceptable level throughthe facility modification. In altitude test conditions, the measurement uncertainties arenot improved as much as the uncertainty in sea level condition.
Ni alloy steel is able to use during long time because of good acid and corrosion resistance. So, it's research has focused on developing the alternative alloy which is economically feasible. Recently, consumption of Kovar steel is gradually increased in field of the jet engine and the gas turbine because of its low thermal expansive characteristics. The specimens of Kovar steel(29%Ni-17%Co) contain 0.00%C, 0.03%C, 0.06%C, 0.10%C and 0.20%C, respectively. Ingots are manufactured by VIM(vacuum induction melting furnace) and then specimens are made by automatic hot rolling after heat treatment. Strength of Kovar steel according to carbon contents is estimated by hardness, tensile and impact test. Hardness of the 0.20%C specimen is more improved approximately 14.4% than one of base metal. Its strength increases 32.4% of a base metal, and its impact energy is also enhance 11.5%.
This paper describes the machining characteristics of the MoSi$_2$-based composites by electric discharge drilling with various tubular electrodes. MoSi$_2$-based composites has been developed in new materials for jet engine of supersonic-speed airplanes and gas turbine for high- temperature generator. By combining a nonconducting ceramics with more conducting ceramic it was possible to raise the electrical conductivity. In drilling by EDM, the dielectric flushed down the interior of the rotating tube electrode, in order to facilitate the removal of machining debris from the hole. Various metal-coated tubular electrodes of which core are copper and brass are used to know the effect of coating material on machinability of ED drilling.
본 연구는 최소 압력 모사로 엔진 배기가스를 배출시키기 위한 최적 이젝터 크기를 결정하기 위한 것을 목적으로 한다. 실험 챔버로 유입되는 2차 냉각 공기는 유량제어 밸브들과 진공펌프가 장착된 배출구를 통해 엔진배기가스는 분리되어 배출된다. 기존 고도시험 장치와 달리, 본 연구에 제안한 형상은 기존 이젝터의 압력 회복을 개선한 좀 더 작은 포획 면적을 가진 배기 이젝트를 사용하면 가스에 스텔링 챔버로 부터 20% 냉각 공기를 부가하여 배출시키도록 크기가 정해진다. 제안된 형상은 벨마우스 이젝터와 엔진배기 출구의 면적비가 이론적으로 약 1.2를 갖는다. 제안된 형상의 혼합 공기 모사결과에 따르면 큰 에너지는 기존 시스템 비해 좀 더 개선된 압력 회복과 감소된 전력 소모를 같음을 확인하였다.
고체 물체 표면이나 지표면에 초음속 제트가 충돌할 때 발생되는 문제들은 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 수직 이/착륙기, 제트 엔진의 배기가스, 가스터빈 블레이드, 지상 로켓 발사 등의 다양한 상황에서 일어나며 이러한 충돌제트의 유동은 아음속과 초음속 혼합영역, 충격파가 교차하는 영역, 팽창파, 난류 전단층 등의 매우 복잡한 구조를 이루고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 출구마하수 2, 축소-확대형 초음속 노즐을 통해 과소 팽창된 제트가 수직, 경사평판에 부딪힐 때 형성되는 표면압력분포 및 유동가시화 등을 초음속 유동시험장치를 이용하여 연구하였다. 평판에서의 최대압력은 수직일 경우보다 경사졌을 때 훨씬 더 컸으며, 이는 여러 충격파를 통한 압력 회복 때문이다. 또한, 평판이 자유제트의 첫 번째 충격파 셀 내에 위치할 때 과소 팽창비에 따른 표면압력분포는 서로 유사한 경향을 보여주었다.
공기와 물을 사용하여 인젝터의 위치와 운동량 플럭스 비가 수직유동이 횡단유동장내의 수직분사 제트에 미치는 영향을 정성적으로 연구하고 도시하였다. 운동량 플럭스 비를 고정하고 인젝터 홀의 위치를 변화시키고 역으로 인젝터 홀의 위치를 고정하고 운동량 플럭스 비를 변화시켰다. 이미지 가시화는 고속카메라를 이용하여 Shadowgraph 기법을 사용하였다. 가시화된 이미지는 밀도구배강도 이미지를 통하여 분무의 차이를 비교하였다. 장치의 x/d가 증가할수록 제트의 분열 높이가 낮아지며 분무 각도 또한 감소하는 것을 관측하였다. x/d가 0일 때는 어떠한 운동량 플럭스 비에서도 분무가 바닥과 천장에 닿게 되는 결과를 보였다.
공기와 물을 사용하여 인젝터의 위치와 운동량 플럭스 비가 수직유동이 횡단유동장내의 수직 분사 제트에 미치는 영향을 정성적으로 연구하고 도시하였다. 운동량 플럭스 비를 고정하고 인젝터 홀의 위치를 변화시킨 후 역으로 인젝터 홀의 위치를 고정하고 운동량 플럭스 비를 변화시켰다. 이미지 가시화는 고속카메라를 이용하여 Shadowgraph 기법을 사용하였다. 가시화된 이미지는 밀도구배강도 이미지를 통하여 분무의 차이가 비교되었다. 장치의 x/d가 증가할수록 액주 기둥의 높이가 낮아지는 것을 확인하였다. x/d가 0일 때는 어떤 운동량 플럭스 비에서도 분무가 바닥 또는 천장에 닿게 되는 결과를 보였다.
Combustion of gaseous fuel combustor in a high temperature vitiated air stream was studied with computer simulation. It is for application to afterburner of gas turbine engine which the exact mechanism is not yet clarified. As the jet velocity from fuel nozzle is very high and the geometry of combustor is three dimensional complex structure, many time and money are required to have good results. To consider this demerit, it is simplified to 2-dimensional and modified with the nozzle hole area to same area of annual status. As the thickness of annual is too thin, it is to divide with the many grids for reasonable results. Accordingly, new method which injected fuel mass, momentum and energy are added to source terms of each governing conservation equation as a source terms is introduced like as two phase analysis. Reaction rate is determined by taking into account the Arrhenius reaction based on a single step reaction mechanism. It is focused to temperature and product concentration distribution at each equivalence ratio of inlet hot product.
Aerospace structural applications, along with high performance marine and automotive applications, require high-strength efficiency, which can be achieved using metal matrix composites (MMCs). Rotating components, such as jet-engine blades and gas turbine parts, require materials that maximize strength efficiency and metallurgical stability at elevated temperatures. Titanium matrix composites (TMCs) are well suited in such applications, since they offer an enhanced resistance to temperature effects as well as corrosion resistance, in addition to optimum strength efficiency. The overall behavior of the composite system largly depends on the properties of the interface between fiber and matrix. Characterization of the fiber.matrix interface at operating temperatures is therefore essential for the developemt of these materials. The fiber fragmentation test shows good reproducibility of results in determining interface properties. This paper deals with the evaluation of fiber fragmentation characteristics in TMCs at elevated temperature and the results are compared with tests at ambient temperature. It was observed that tensile testing at $650^{\circ}C$ of single-fiber TMCs led to limited fiber fragmentation behavior. This indicates that the load transfer from the matrix to the fiber occurs due to interfacial friction, arising predominantly from mechanical clamping of the fiber by radial compressive residual and Poisson stresses. The present work also demonstrates that composite processing conditions can significantly affect the nature of the fiber.matrix interface and the resulting fragmentation of the fiber.
Aft-deck은 가스터빈 배기 플룸을 차폐하거나, 제트를 확산하여 외부 공기와 혼합율을 증가시켜 배기가스의 온도를 저감하기 위한 용도로 최신 무인항공기에 적용되고 있다. 본 연구에서는 Aft-deck의 설계 변수에 따라 노즐의 성능이 어떻게 영향을 받는지 알아보고자 하였다. Aft-deck의 설계 변수로는 길이, 확산각, 상부 덱 형상으로 선정하였으며, 길이 변수에 따른 추력과 차폐율 간의 상관관계를 제시하였다. 그리고 확산 각도의 범위에 따라 노즐 추력과 제트 확산에 대한 상관관계를 제시하였다. 또한, 상부 덱 제거를 통해 추력 향상 효과를 확인하였으며, 횡 방향 속도 벡터의 특성이 외부 유동과의 혼합 성능을 결정하는 것을 알게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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